Спонсорът на конкурса - една далновидна компания Life Technologies.

Wnt-път - един от най-важните пътища молекулно сигнализиране, който регулира ембрионалното развитие и клетъчна диференциация. Целият път е кръстен един от лиганда, който активира пътека в клетките - Wnt. Това намаление е от имената на два гена - W г + Int. Прототип ген е бил открит в Drosophila, където мутацията в гена Wg (w Ing малко) потиска развитието на крилата. Хомоложна ген в гръбначни животни - Int - свързан с развитието на ракови тумори.

Днес ние знаем, че Wnt-път регламентира развитието на много органи по време на ембриогенезата и е отговорен за двустранна симетрия на тялото. Нейните функции - всичко това представлява масата на ембрионални клетки, образувани тяло. В нарушение възрастни Wnt пътеки водят до повишен риск от рак. Освен това, последните изследвания показват важната роля на Wnt компоненти в пролиферацията и диференциацията на стволови клетки.

Гликопротеини Wnt - семейство на секретираните клетъчни сигнални молекули, които са включени в координирането на поведението на клетки в тялото. Тези протеини, открити в началото на 1980 като маркер на много видове рак, се оказаха ключови регулатори на ембрионално развитие, регенериране процеси на растежа на костите, на стволови клетки диференциация, както и много други процеси, свързани с определяне морфогенеза и съдбата клетка.

Структура Wnt протеини

Структурата на семейството Wnt протеини наподобява страна (Фигура 1 ;. [1]). Ролята на терминалния домен палец амино състои от сноп от а-спирали стабилизирани чрез пет дисулфидни мостове. "Индекс пръст" - карбокси-терминален домен, включващ две β-верига поддържа от шест дисулфидни мостове. "Palm" има висока степен на гъвкавост, което позволява структурен мобилност на протеина. Освен това, "малка" е ковалентно прикрепен палмитолеинова мастна киселина, необходимо за взаимодействие с транспортни протеини. Поставяне мастен киселинен остатък, наречен ацилиране. и зависи от други модификации част "палмово" - гликозилиране. Без да става невъзможно да взаимодействие с транспортни протеини и следователно секреция.

Фигура 1. Структура Wnt.A. Обем модел Wnt8. Жълт цвят показва, места на гликозилиране. Б. вторична структура Wnt. Orange маркирани и номерирани 22 цистеинови остатъци, които сдвоени форма дисулфидни мостове. Pink означава ацилна група е ковалентно прикрепен: мастна киселина. Приложено [2, 3].

секреция на Wnt

Предполага се, че добавянето, необходима за отделянето на Wnt мастно киселинен остатък носи atsiltranferraza ендоплазмения ретикулум Porkupin (PORCN), тъй като заличаване на този ген дава секреция на Wnt (Фигура 3 ;. [4]). След ацилиране Wnt призната протеини на апарата на Голджи - трансмембранен рецептор GPR177 (обикновено известни като Wntless (WLS)), «протеини площадки» р24, които носят Wnt от ендоплазмения ретикулум към клетъчната повърхност (Фигура 3; [5].) И транспорт протеин Swim която поддържа разтворимост и сигнална активност komplleksa Wnt / WLS [6].

Фигура 2. биогенезата и секрецията на Wnt. Wnt молекули по време на зреене в ендоплазмения ретикулум, подложени на гликозилиране, последвано от ацилиране. След това, придружен от Wntless протеин от апарата на Голджи, те попадат в секреторни везикули в които преминават плазмената мембрана и след това се отделят. Wntless екстрахира от прекарани секреторни везикули и транспортира обратно към апарата на Голджи чрез комплекс Retromer.

Фигура 3. класическия път на Wnt сигнализация. "Работа тяло" класическия път е β-катенин: неактивен не е достатъчно, и активно - много, и да го активира транскрипция в ядрото.
Неактивно състояние: при липса на взаимодействие между и Wnt рецептор LRP5 / 6 брой цитоплазмен β-катенин Malo поради "комплекс на деградация", състояща се от АРС протеин, казеин и гликоген синтеза киназа GSK3, разположен на "платформа" аксин протеин. С този комплекс цитоплазмен β-катенин се фосфорилира и след това изложени ubiquitylation протеинови β-TrCP, което води до неговото разграждане от протеазомата.
Активираният състояние: Wnt-сигнал започва с образуването на комплекс Wnt с LRP5 / 6 рецептор и Frayzzled (Frizzled), което води до активиране на протеин раздърпан. Това инхибира "на комплекс деградация" и "извън" повсеместни β-катенин. В резултат на това се акумулира в цитоплазмата на свободен β-катенин [16] влиза в ядрото и активира транскрипция с помощта на транскрипционни фактори TCF / LEF и др.
Регламент път Wnt: с молекули секретирани Wnt антагонисти се свързват директно към тях: Wnt-инхибиторен фактор (WIF) и Frayzzled разпознаване протеин 1 (SFRP). Също така, за да се предотврати образуването на комплекс Frayzzled-Wnt-LRP, в протеини LRP5 / LRP6 могат да се свържат и кр sklerostin. Shisa протеини Frayzzled улавяне рецептор, предотвратявайки да влезе в клетъчната повърхност. Ако Wnt образува комплекс с LRP5 / 6 и Frayzzled, аларма се активира. R-спондин протеин 2 (RSPO), стабилизиращи рецептори Frayzzled и LRP5 / 6 увеличава с Wnt сигнализиране път. В ендоплазмения ретикулум съзряване LRP5 / 6 нуждите придружаващи MESD протеин.

Мембранни рецептори Wnt

За да действа върху прицелната клетка, на Wnt трябва да се свърже с клетъчните рецептори. Тъй като тези рецептори върху клетъчната повърхност трансмембранен протеин стърчат Frayzled Frizzled (Fz) * и ниска плътност липопротеини LRP5 / LRP6. ги Свържете молекула Wnt активно взаимодейства с различни антагонисти, които са противоположни агонисти (фиг. 3). В допълнение към тези Wnt рецептор може да се свързва с рецептора тирозин кинази ROR и Кик *. Ror, контактуване Wnt5a, разрошен протеин фосфорилира и по този начин контролира морфогенеза на тъкани, докато Кик, фосфорилиране мембранен протеин Vangl2, контролира клетъчната полярност.

Механизми на Wnt ефекти върху клетъчния

Традиционно Wnt механизми на действие на клетката се разделят на:

• каноничен (β-катенин-зависима) път, което в крайна сметка контролира генна експресия програма, свързани с определяне на съдбата на клетката и морфогенеза [9]. и
• noncanonical (β-катенин-независим) път [10]. които регулират клетъчната полярност, цитоскелетна реорганизация стимулиране [11, 12] и калциевия метаболизъм [13].

В основата на каноничната Wnt сигналния път е стабилизирането на цитоплазмен протеин β-катенин (фиг. 3). При липса на β-катенин сигнал не е активен и е бързо разгражда. Когато клетките се активират от Wnt, влошаването на скоростта β-катенин намалява. Избягвайте разграждане на β-катенин натрупва в цитоплазмата и навлиза в ядрото.

В основните β-катенинови ядрени протеини улавяне BCL9 и pigopus (Pygopus), взаимодейства с протеини TCF / LEF. превръщайки ги в мощни активатори на транскрипция. TCF / LEF протеини са mnogofuktsionalnoy че има способността да се свързва селективно към специфични ДНК секвенции и протеини със специфични активатори "решения", които гени са активирани Wnt сигнали [14]. Установено е, че връзката между β-катенин и TCF 4 необходими за такова активиране може да бъде разделена ресвератрол. Това предполага, че ресвератрол, който е флавоноид кожи от черно грозде и вино, получени от тях, могат да се използват като лекарства безвредни за инхибиране на Wnt сигнали в рак [15].

Ефект на Wnt сигнализиране в клетъчния цикъл и клетъчна пролиферация

Има все повече доказателства на комплекс връзката на каноничен пътя на Wnt сигнализиране и клетъчния цикъл. Wnt сигналния път компоненти действат директно върху формирането на митотичното вретено. Така, например, любим модел организъм молекулярни биолози - червей С. Elegans - Wnt сигнализиране причинява асиметрия на митотичното вретено, което води до асиметричен разпределение на β-катенин [17]. Освен това, Wnt сигнализиране е силно активира по време на митоза, което предполага, че "митотичен Wnt сигнализиране-" играе важна роля в организирането на програмата на клетъчното делене и по този начин спомага за клетъчна пролиферация [18].

Стволовите клетки обикновено се характеризират с две свойства: способност за самостоятелно подновяване и се диференцират в различни видове клетки *. Тези процеси се регулират от различни растежни фактори, включително протеини, Wnt [19]. Натрупаните данни показват, че сигнален път Wnt / β-катенин играе ключова роля в поддържането на плурипотентност, но също така и в процесите на препрограмиране на соматични клетки. В същото време алармата Wnt / β-катенин играе важна роля в процеса на диференциация.

Установено е, че добавянето на Wnt протеин или, обратно, инхибитор на Wnt (IWP2 малка молекула) намалява хетерогенността клетъчна популация. В тази форма, или клетки с стабилно високо ниво на синтез на Wnt, или клетки с ниски нива на Wnt синтез. При диференциация, ембрионални клетки с високи нива на Wnt синтез за предпочитане образуват ендодермален и сърдечни клетки и ниски - предимно невроектодермални клетки [23]. Знаейки, че сигнализация Wnt в ранните етапи на диференциация увеличава, и в по-късните етапи на обратното потиска развитието на сърцето, активиран от правилната стратегия за използването на малки молекули и сигнални механизми на Wnt получен ин витро от индуцирани плурипотентни стволови клетки кардиомиоцити недостижими досега ефективност - до 98% [24]!

перспективи

За последните 30 години, като годината има огромен брой членове, един или друг начин да повлияе на тема Wnt сигнализацията. Такова внимание на тази тема заслужено е така, защото "вездесъщ" молекула Wnt редовно изненадва. Например, беше установено, че β-катенин, избягали разграждане поради активиране на Wnt сигнал активира синтеза на ензимната субединица на теломеразата (TERT) в стволови клетки и рак. В това той се подпомага от транскрипционен фактор plyuripotentsii а - Klf4, това насочване към трет генен промотор [25]. Известно е, че теломеразата - ензим в поддържането теломерната дължина неутрализират тяхната мазнина, в резултат на стареене на клетките [26]. Затова откриването на ролята на Wnt в стабилизирането на теломерите може да помогне както на борбата срещу рака и анти-стареене.

литература